晶体管及其小信号放大 (1).

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1 晶体管及其小信号放大 (1)

2 晶体管是电子线路的核心单元： 　分立电路／集成电路 　模拟电路／数字电路 双极型／单极型 小信号放大／大信号放大／开关

3 §1 双极型晶体管（BJT） § 1.1 基本结构 C C PNP型 NPN型 N P P B N Ｂ B E E 集电极 集电结 集电区
基区 Ｂ 基极 发射结 发射区 发射极

4 制造工艺上的特点 B E C N P 集电区：面积较大 基区：较薄，掺杂浓度低 发射区：掺 杂浓度较高

5 两种类型的三极管 电路 符号

6 § 1.2 BJT的电流分配与放大原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 （２）发射区向基区注入载流子；
（1）工作在放大状态的外部条件： 发射结正偏，集电结反偏。 　　（２）发射区向基区注入载流子； 　　　　　基区传输和控制载流子； 集电区收集载流子．

7 １内部载流子的传输过程 （以NPN为例 ） ICBO 反向饱和电流

8 2 电流分配关系式 （1）IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有IEN>> IBN ，ICN>>IBN （2）IC=ICN+ ICBO （3）IB=IEP+ IBN－ICBO （4）IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) （5）IE =IC+IB

9 B E C IB IE IC B E C IB IE IC NPN型三极管 PNP型三极管

10 3 三极管的电流放大系数 直流放大系数 / 交流放大系数 不同端口间的放大系数 iE=IE+ΔIE iC=IC+ Δ IC
iB=IB+ Δ IB 直流放大系数 / 交流放大系数 不同端口间的放大系数

11 (1) 直流电流放大系数 － （共基极）直流电流放大系数 只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 = 0.900.995

12 (2) 直流电流放大系数 令 基极开路，集到发 的穿透电流 － （共射极）直流电流放大系数

13 (3) 交流电流放大系数 在放大区的相当大的范围内 因 ≈1, 所以 >>1

14 § 1.2 晶体管的共射极特性曲线 三种组态 共发射极接法、共基极接法、共集电极接法

15 1. 输入特性曲线 IB=f(UBE) UCE=const + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC UBE IC IB UCE

16 IB(A) UBE(V) 20 40 60 80 0.4 0.8 死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。 UCE =0.5V UCE=0V

17 2、输出特性曲线 IC=f(UCE) IB=const IC(mA ) 1 2 3 4 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。 此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。 UCE(V) 3 6 9 12

18 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 此区域中UCEUBE,集电结正偏，IB>IC，UCE0.3V称为饱和区。

19 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE< 死区电压，称为截止区。

20 输出特性三个区域的特点: 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC =  IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0

21 例1：试判断三极管的工作状态

22 例2：用数字电压表测得放大电路中晶体管的各极电位，试判断晶体管的类型（为NPN型还是PNP型，硅管还是锗管，分别标上B、E、C。

23 例3： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位
IC UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 例3： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ 当USB =-2V时： IB=0 ， IC=0 IC最大饱和电流： Q位于截止区

24 IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。
UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ USB =2V时： IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。

25 IC> Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）
UCE IB USC RB USB C B E RC UBE 例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？ USB =5V时: IC> Icmax(=2 mA)， Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）

26 § 1.3 晶体管的主要参数 2.集-基极反向截止电流ICBO 3. 集-射极反向截止电流ICEO ICEO=  IB+ICBO
1. 电流放大倍数和  2.集-基极反向截止电流ICBO 3. 集-射极反向截止电流ICEO ICEO=  IB+ICBO 4.集电极最大电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。

27 5.反向击穿电压 （1）U(BR)CBO——发射极开路时的集电结击穿电压 （2）U(BR) EBO——集电极开路时发射结的击穿电压
（3）U(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压 几个击穿电压在大小上有如下关系 U(BR)CBO≈U(BR)CES＞U(BR)CEO＞U(BR) EBO

28 6. 集电极最大允许功耗PCM IC ICM ICUCE=PCM PC =ICUCE PCPCM UCE U(BR)CEO 安全工作区
流过三极管， 所发出的焦耳 热为： IC UCE ICM ICUCE=PCM PC =ICUCE 必定导致结温 上升，所以PC 有限制。 U(BR)CEO PCPCM

29 由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

30 § 1.4 晶体管的温度特性 1 对UBE的影响 温度每升高1ºC， UBE减小2－2.5mv 2 对ICBO的影响
温度每升高10ºC， ICBO增大一倍 3 对 的影响 温度每升高1ºC， 增大0.5－1％ 最终使IC随温度升高而增大

31 § 1.5 半导体晶体管的型号 国家标准对半导体晶体管的命名如下: 3 D G 110 B 用字母表示同一型号中的不同规格
用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管